計算機控制技術精彩試題

1、計算機控制技術試題、填空題（每空2分，共20分）1?閉環(huán)控制系統(tǒng)是使被控量有較高的精度?控制系統(tǒng)常常按其開環(huán)傳送函數(shù)中所含W環(huán)節(jié)個數(shù)來分類，分為“0”型，“I”型系統(tǒng)等。?在一個閉環(huán)系統(tǒng)里，不同輸入與輸出之間的傳遞函數(shù)分母用屬o.控制系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性中的截止頻率-.c的大小通常反映系統(tǒng)的快速性o而相位裕度M反映了系統(tǒng)運動的-.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與運動平穩(wěn)度有關。6?在計算機控制系統(tǒng)中存在有五種信號形式變換，其中等三種信號變換最重要。.若已給閉環(huán)系統(tǒng)的自然頻率為r,經驗上，采樣頻率應取為?為使傳感器特性與A/D變換器特性相匹配，通常應在傳感器與A/D之間加入?平均值濾波是對信號y進行m次采樣；濾

2、波器的輸出y（k）二二、簡答題（每題6分，共30分）簡述積分飽和的作用及抑制方法。說明最小拍無差控制系統(tǒng)的特點及應用范圍。說明數(shù)字PID中積分單元參數(shù)對控制性能的影響及PID調整的簡單思想。說明最小拍無差控制系統(tǒng)的特點及應用范圍。簡單說明大林算法及使用場合。簡述常態(tài)干擾的抑制方法。簡述計算機控制系統(tǒng)的典型形式。已知閉環(huán)系統(tǒng)如圖1所示,試問：1)若R(s)為單位斜坡函數(shù)時，其穩(wěn)態(tài)誤差為多少？2)若N(s)為單位階躍函數(shù)時，其穩(wěn)態(tài)誤差為多少？3)R(s)、N(s)同時作用時，總誤差為多少?(不必進行具體計算)2?已知A點信號如圖2所示，試畫出B點、C點的信號圖形，設采樣周期T=:/2。3?計算機控

3、制系統(tǒng)在選擇A/D變換器時應注意哪幾項指標？這些性能指標應根據什么原則選取?4.已知如下兩種串聯(lián)環(huán)節(jié)，試寫出其輸出與輸入之間的傳遞函數(shù)G(z)。2 2Z1/s=Tz/(z-1)-G(z)1/*1/s-M1/scr(t)(已知Z1/s=5.已知x(t)=(0.5+5sin3t)采樣周期T=2二/3,試求采樣信號x*(t)(12分)已知系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)漸近幅頻特性曲線如圖4所示，試求:1)靜態(tài)誤差系數(shù)；2)截止頻率-.c;3)相穩(wěn)定裕度mL()ED 1（13分）若已知計算機控制系統(tǒng)結構如圖 6所示c*(t)圖6試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的范圍；若將該系統(tǒng)改為連續(xù)系統(tǒng)（即取消采樣開關及ZOH,試問使系統(tǒng)穩(wěn)定的

4、K值范圍。3）所得結果說明了什么問題?注：已知 Za/s(s+a)=z(1-e-)/(z-1)(z- e-)六、（15分）數(shù)字慣性濾波器是RC模擬濾波器數(shù)字化,Gf(s) = U=1/(T fS 1),Tf = RC f e(s)1)2)試用一階向后差分法將羹輯強化，求Gf（z）;將該Gf（z）用直接程序實現(xiàn)法編排實現(xiàn)，寫出u（k）表達式，畫出實現(xiàn)框圖；3）將該算法分成算法I及算法II,并畫出程序流程圖計算機控制技術（2）評分標準（參考）、填空題（每空2分，共20分）1.精度；2.積分；3.相同；4.快速性；5.運動平穩(wěn)性；6.系統(tǒng)本身特性；外樣、量化、零階保持器;8. （4? 10廠n ；

5、9.調理電路；10 .1 m作用；7?采y（i）mim、簡答題（每題6分，共30分）2分)2分)1.0.1;0;0.13.(1)精度：應高于傳感器的精度一個數(shù)量級；(2)分辨率：即字長，應根據測試信號的動態(tài)范圍確定；(轉換速率：根據系統(tǒng)的頻帶或信號的變化頻率。(2分)G (z) =Z =二,(3分)ILs(z 1)z2G (z) =Z - Z(z - 1) (z -1)QQ5. x (t) = ? x(k)、(t-kT) .0.5k工(若僅寫出x(k) =0.5 ,5sin(3k U0-3只能給3分)k)、： (t 一 kT)二0.5、.(t 一 kT)三、（12分K=10 , Kv /K =

6、0.1 ；五、（13分）.:(z) = 1 G(z)c = 10 ；G(s) 10 ,故(c) s(Ts+1) 二 Ym =180。_90。_tgT0T|(s(s 1) (z-0.368) 0.3680.632K = 0(4分)=-9。-tg , 10T(4分)=K(1-z)Z?.K : 2.16(0.368 0.632K) : : 1 ,.K -1M K 0 （由于系統(tǒng)均為負反饋）所以 0: : : K : 2.16(5分)2）該系統(tǒng)為一階系統(tǒng),K 0均穩(wěn)定;要求：|z|=|0.368-0.632K卜：1(0.368-0.632K)3）表明系統(tǒng)變?yōu)椴蓸酉到y(tǒng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。4分;為基礎的系

7、評分：1）第1小題滿分為8分，如果方法正確，計算有誤，可給2）第2問滿分為2分；3）第3問滿分為3分。數(shù)字控制器的直接設計算法是以統(tǒng)。常用的數(shù)字濾波方法（最少四種）：、填空題（每空2分，共20分）1?在一個閉環(huán)系統(tǒng)里，不同輸入與輸出之間的傳遞函數(shù)分母相同2?系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅與系統(tǒng)本身固有特性有關。（信號恢3?在計算機控制系統(tǒng)中存在有五種信號形式的變換，其中采樣、量化、零階保持復）等三種信號形式變換最重要。5 ?脈沖傳遞函數(shù)定義為在零初始條件下系統(tǒng)輸出量Z變換與輸入量Z變換之比。6.若已4 ?若連續(xù)信號的最高頻率為-max,按采樣定理要求采樣頻率r應大于2max給閉環(huán)系統(tǒng)的自然頻率為經驗上，采樣頻

8、率r應取為(4-10 ).n通常把疊加在被測信號上的干擾信號稱為串模干擾。平均值濾波是對信號y進行m次采樣；濾波器的輸出y（k）二系統(tǒng)傳遞函數(shù)零極點的分布狀況決定了系統(tǒng)的動態(tài)響應特性。10?若信號的動態(tài)范圍為N,計算機字長ngN / Ig2.在單位閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)?連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的一個極點里，通常若增大系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)P=-5 , Z變換后將映射到Z平面的則系統(tǒng)的穩(wěn)定程度A。A減弱C o A單位園外；B單位園上B不變；C增強。C單位園里。4 ?雙線性變換的一個特性是，連續(xù)傳遞函數(shù)經過雙線性變換后所得Z傳遞函數(shù)的穩(wěn)態(tài)增益。A增大；B不變；C減小?計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)結構與參

9、數(shù)不變的條件下，抑制干擾的能力A增強：B減弱：C不變。三、簡答題（每題5分、共25分）1 .試簡單說明如何根據系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性來判斷閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定。答：依相穩(wěn)定裕度進行判斷.若相穩(wěn)定裕度大于零.閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定2.IZOHT=二、單項選擇題（每小題2分，共10分3 ?計算機控制系統(tǒng)在選擇A/D5標售蝴羊固其選取。答：（1）精度：應高于傳感器的精度一個數(shù)量級；（2）分辨率：即字長，應根據測試信號的動態(tài)范圍確定；（3）轉換速率：根據系統(tǒng)的頻帶或信號的變化頻率。4?試簡單說明控制器直接編排實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點。答：優(yōu)點：簡單、直接。但字長有限時量化誤差較大，對參數(shù)變化的靈敏度較高；缺點：對計算機的速度

10、及內存要求較高5?已知某系統(tǒng)的單位斜坡響應如圖3所示，I型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K=1/0.2=5。秒c(t)試確定該系統(tǒng)的類型及開環(huán)放大系數(shù)。答：TZOH1）試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的范圍;五、2）若將該系統(tǒng)改為連續(xù)系統(tǒng)（即取消采樣開關及（15分）若已知計算機控制系統(tǒng)結構如圖所示3）所得結果說明了什么問題1 -e 1s s +1注：已知 Za/s(s+a)=z(1_ed10.394K_z )Z =)/(z-1)(z- e/八、(C國I）答:I: (z) =1 G(z) = z1-0.606 0.394K =0試問使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。要求：|z|=|0.606 _0.394K |: : : 1(0.

11、606 -0.394K),K : 4.076 , (0.606 _0.394K)1 , . K 兮一 1聯(lián)（衩=K Z （系統(tǒng)均為負反饋），麗（10 : K :二4.06（ 5分）2 ）連續(xù)系統(tǒng)為一階系統(tǒng),K 0均穩(wěn)定;3）表明連續(xù)系統(tǒng)變?yōu)椴蓸酉到y(tǒng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。:20分，每題02分、連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)特征方程所有根均為、通常，系統(tǒng)的相穩(wěn)定裕度反映了系統(tǒng)的-、比例+微分校正的主要應用是、在計算機控制系統(tǒng)中存在多種信號形式的變換，其中H中變換最重要。、與連續(xù)系統(tǒng)不同，采樣系統(tǒng)由于遞函數(shù)不同。、當系統(tǒng)的極點位于z平面單位園的正實軸上時，其響應呈、當系統(tǒng)的極點p-1,其響應呈氐若連續(xù)事

12、嘉為g穩(wěn)定，采用一階向前差分離散化方法離散，所得隙的穩(wěn)定性與直關-、集成D/A轉換器的輸入方式有不帶緩沖寄存器和兩種。二、單選題：20分，每題02分11、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為10、共模干擾產生的主要原因是(4s+1)可知該環(huán)節(jié)由之間存在共模電壓。環(huán)節(jié)組的。13、某系統(tǒng)的零極點分布如下圖所示，從中可知該系統(tǒng)是檢定臨界穩(wěn)定不穩(wěn)定A:B:C:(z+0.5)(-05)(z-08j0.8)16穩(wěn)定的 不穩(wěn)定的中性穩(wěn)定的17單位園外 單位園內C：單位園上18、控制算法串聯(lián)實現(xiàn)與直接實現(xiàn)相比，有限字長所引起的量化誤差較大 較小C:19有關 無關C:不一定20、填空題:20分，每題02分丘謐擠件、已知離散

13、系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)為可知該系A:B:C:、連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的一個極點P=-5 , z變換后將映射到z平面的A:B:A:B:、連續(xù)傳遞函數(shù)D(s),采用雙線性方法離散，所得D(z)的穩(wěn)定性與采樣周期TA:B:、為了減少有限字長產生的量化誤差，采樣周期C:可以不變三、簡答題：30分，每題05分四、綜合題:30分，每題10分27環(huán)節(jié)2、頻率特性定義為復數(shù)比。應增大 應減小杠、若連續(xù)系統(tǒng)為qJ采用雙線性提換離散化方 法離散，則可得p已知單位負反饋的二階系統(tǒng)的單位階躍響應曲線如下圖所示，試確定其開環(huán)傳遞函1、閉環(huán)負反饋系統(tǒng)結構如下圖所示，其中環(huán)節(jié)1及2分別為A:B:*懵令生成: 班抄時段345678實現(xiàn)時

14、，其特性是910111415、比例+微分校正的主要缺點是。_、當系統(tǒng)的極點pl,)?1、傳遞函數(shù)特性只取決于/輸入信號特性無關。、微分環(huán)節(jié)的輸出量c(t)與輸入量r(t)的成正比。、連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)特征方程所有根均為-、截止頻率wc定義為L(wc尸時的頻率。、在計算機控制系統(tǒng)中存在多種信號形式的變換，其中三_中變換最重要。、一個任意大小的模擬量，在用有限位二進制數(shù)表示時，將會產生7、已知閉環(huán)系統(tǒng)特征方程為(z+0.1)(z-0.5)(z+1.5)=0,判斷穩(wěn)定性，可知該系統(tǒng)O、為使傳感器特性與A/D變換器特性相匹配，通常應在傳感器與A/D之間加入、串模干擾定義為_弧M言號上的干擾信

15、號。、采用輸入濾波器是抑制壬擾的方法之一。11、當增大二階振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比時，系統(tǒng)的超調量S%將s1、慣性環(huán)節(jié)的主要特點是：當輸入變量發(fā)生突變時，其輸出變量不能突變，而是按(周期)變化2、通常，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度的大小反映了系統(tǒng)的(穩(wěn)定性)。3、若信號的動態(tài)范圍為N,計算機字長n=-4、若連續(xù)系統(tǒng)為Gc(s)穩(wěn)定，采用一階向前差分離散化方法離散，所得Gc(z)C-.A.也是穩(wěn)定白B。是不穩(wěn)定的C。穩(wěn)定性不一定5、已知離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)為：G(Z)=(Z+0.5)/(Z-0.5+j0.5)A2,可知該系統(tǒng)是A.A.穩(wěn)定的B。不穩(wěn)定的C。中性穩(wěn)定的6、雙線性變換的一個特性是：連續(xù)傳遞函數(shù)經過雙線性變換后所得Z傳遞函數(shù)的穩(wěn)態(tài)增益CA.不變B。變小C。增大7、當系統(tǒng)中含有零階保持器時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與采樣周期T_A.A,無關B.有關C.關系不定在單位閉環(huán)負A ）8,饋控制系統(tǒng)里，增大開環(huán)放大系數(shù)K,則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差能常（A，減少B，不變，C，增大9，確定A/D變換器精度時，能常要求它的精度應（A）傳感器的精度。A，高于B，小于C，等于10，單位閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)里，在下向能首中加入一積分環(huán)節(jié)，則系統(tǒng)工程的穩(wěn)定程度（增大）11，一階系統(tǒng)單位階躍響應調節(jié)時間近似為ts=_C（按誤差帶為5%計算）A，3.5TB,4TC,3T（1）模擬量輸入通道一般由信號處理裝置（1分）、多路轉換器（